Seismologie heeft een Big Data-probleem. Seismologen van de Northwestern University denken dat gewone burgers de oplossing zijn.

Deze winter, een Noordwest-team van studenten en docenten lanceerde "Earthquake Detective, " een interactief project waarbij vrijwilligers worden gevraagd om gegevens uit de tienduizenden seismogrammen van de wereld te sorteren. Door aardbevingen te sorteren en te classificeren, trillingen en constant achtergrondgeluid opgenomen binnen bijzonder interessante tijdvensters, vrijwilligers kunnen onderzoekers helpen seismische gebeurtenissen en de omstandigheden waaronder ze plaatsvinden beter te begrijpen.

"Door deze gegevens te classificeren, kunnen we een completer beeld schetsen van wanneer grotere aardbevingen kleinere of trillingen kunnen veroorzaken, zei Suzan van der Lee, een seismoloog en hoogleraar aard- en planetaire wetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. "Dan kunnen we leren welke omstandigheden gunstig zijn en welke factoren moeten worden afgestemd om ze te laten gebeuren, die uiteindelijk ook het omgekeerde zou kunnen informeren over hoe kleine seismische gebeurtenissen omgaan met grote."

Vivian Tang bedacht het project nadat ze een jaar samenwerkte met Kevin Chao, een data science-wetenschapper in het Northwestern Institute on Complex Systems en een expert in dynamisch getriggerde seismische activiteit. Gegevens verzameld van seismogrammen over de hele wereld zijn al verzameld in een gigantisch open-access archief. Tang voelde zich geïnspireerd toen hij dacht aan de verborgen inzichten die verborgen waren in al die gegevens, maar overweldigd door de gedachte om er doorheen te minen.

"Er is een data-explosie geweest in de seismologie, " zei Tang, een seismoloog en Ph.D. kandidaat in het laboratorium van Van der Lee. "Er zijn gewoon te veel gegevens om door te kijken, daarom wilde ik een burgerwetenschapsproject starten dat de hulp van vrijwilligers inroept."

Om het project gebruiksvriendelijk te maken, Tang werkte samen met collega Northwestern Ph.D. kandidaat Boris Rösler, die computercode schreef die de seismische frequenties omzet in hoorbare toonhoogtes. Seismogrammen registreren continu de minuscule bewegingen van het aardoppervlak met een reeks kronkelige lijnen. Voor een ongetraind oog, het is bijna onmogelijk om vast te stellen welke lijnen worden veroorzaakt door een beving en welke misschien van een storm, vallende boom, zwervend dier of een voorbijrijdende metro.

Door deze kronkelende lijnen in audiobestanden te veranderen, het Northwestern-team maakte het veel gemakkelijker voor vrijwilligers om soorten evenementen te classificeren. Het enige wat ze hoeven te doen is luisteren naar de verschillen tussen geluiden. Met een aardbeving, bijvoorbeeld, er is een plotselinge afgifte van energie die klinkt als een dichtslaande deur. een tremor, anderzijds, is een langzame afgifte van energie die meer kan klinken als een trein die over sporen dendert. Dan is er achtergrondgeluid, die kan klinken als van alles, van een walvis tot 'aliens' tot een fluitje.

Na het ondergaan van een korte online tutorial, vrijwilligers leren deze geluiden te classificeren en te sorteren op ambigue geluiden veroorzaakt door constructie, harde wind of zelfs luide sportwedstrijden.

"Met de audiobestanden, vrijwilligers hoeven geen seismoloog of geoloog te zijn, "Zei Tang. "Ze kunnen overal naar deze bestanden luisteren en onderscheiden of het een aardbeving is, tremor of gewoon achtergrondgeluid."

"Het lijkt alsof onze oren veel meer kunnen horen dan onze ogen kunnen zien, ", voegde Van der Lee eraan toe.

Tot dusver, bijna 900 vrijwilligers werken aan de classificatie van meer dan 16, 000 geluiden. Nadat een bestand is geclassificeerd door ten minste 10 personen, dan wordt de zaak als gesloten beschouwd. Het Earthquake Detective-team richt zich in eerste instantie op seismische gebeurtenissen in Noord-Amerika, maar zal doorgaan met het toevoegen van audiobestanden aan de website naarmate het project groeit.

Nadat vrijwilligers voldoende gegevens hebben geclassificeerd, seismologen en datawetenschappers kunnen de gegevens invoeren in seismische modellen die wetenschappers kunnen helpen beter te begrijpen hoe, waar, wanneer en waarom aardbevingen plaatsvinden.